2.2.1 材料力学概论(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

2.2 材料力学基础 2.2.1 材料力学概论 2.2.2 拉伸与压缩 2.2.3 剪切与挤压 2.2.4 圆轴扭转 2.2.5 直梁弯曲 2.2.6 物体组合变形 2.2.7 压杆稳定 1．构件正常工作的基本要求 为了保证零件有足够的承载能力，零件必须满足下列基本要求。 （1）足够的强度。每个构件都只能承受一定大小的载荷，载荷过大，构件就会被破坏，构件在载荷的作用下对破坏的抵抗能力称为构件的强度。 （2）足够的刚度。实际构件在力的作用下，还会产生变形，若构件的变形过大，就不能正常工作。构件在外载荷作用下抵抗过大弹性变形（外载荷去掉后能恢复的变形）的能力称为构件的刚度。 （3）足够的稳定性。某些物体，如受压的细长杆和薄壁构件，当载荷增加时，可能突然失去其原有形状，这种现象称为丧失稳定。构件在载荷作用下保持其原有平衡形态的能力称为构件的稳定性。 2.2.1 材料力学概论 2．变形固体及其基本假设 自然界中的一切物体，在外力作用下或多或少总要产生变形。为了便于分析和简化计算，常略去变形固体的一些次要性质。为此，对变形固体做以下假设。 （1）均匀连续假设。认为构成变形固体的物质毫无空隙地充满整个几何空间，并且各处具有相同的性质。 （2）各向同性假设。认为材料在各个不同的方向具有相同的力学性能。 3．杆件变形的基本形式 2.2.2 拉伸与压缩 1．拉伸和压缩的特点 在轴向拉、压外力作用下，零件将产生拉伸或压缩变形，为了抵抗这种变形，零件内部各质点间将产生相应的相互作用力，这种零件内部各质点间的相互作用力称为内力。 内力由外力引起，随外力的增大而增大，当增大至某一极限值时，零件将发生破坏。 2．内力的计算 在生产实际中，通常采用截面法求内力，主要求解步骤包括以下3点。  截开：欲求哪个截面的内力，就假想将杆从此截面截开，分成两部分。  代替：取其中一部分为研究对象，移去另一部分，把移去部分对留下部分的作用力用内力代替。  平衡：利用平衡条件，列出平衡方程，求出内力的大小。 3．轴力的符号规定 杆件受到拉压作用时，其受力方向沿着轴线，因此将轴向内力简称为轴力。  拉伸—拉力，其轴力为正值，方向背离所在截面。  压缩—压力，其轴力为负值，方向指向所在截面。 4．轴力图 为了表达轴力大小沿杆件轴线变化的情况，需要绘制轴力图，主要步骤如下。 ① 取坐标系。 ② 选比例尺。 ③ 正值的轴力画在x轴的上侧，负值的轴力画在x轴的下侧。 【例2-5】 已知F1 = 20kN、F2 = 8kN、F3 = 10kN，用截面法求指定截面的轴力，并画出轴力图 FN1 = F2 = 8(kN) FN2 = F2−F1= −12(kN) FN3 = F2 + F3−F1= −2(kN) 5．应力的概念 由于内力不能解决强度问题，为此引入了应力的概念。 设杆件横截面面积为A，内力为N，则单位面积上的内力（应力）为N/A。 6．许用应力 为了保证构件能安全正常地工作，必须对每一种材料规定其所允许承受的最大应力，即许用应力，用符号[σ]表示 $